CN204947892U - 一种柔性输电用直流电容器 - Google Patents
一种柔性输电用直流电容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204947892U CN204947892U CN201520594417.5U CN201520594417U CN204947892U CN 204947892 U CN204947892 U CN 204947892U CN 201520594417 U CN201520594417 U CN 201520594417U CN 204947892 U CN204947892 U CN 204947892U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- direct current
- power supply
- control unit
- flexible transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种柔性输电用直流电容器，包括电容器、电阻、电压传感器、开关电源、控制单元和温度传感器；电容器由电容芯子构成，多个电容芯子并联得到并联电容组，并联电容组串联得到电容器；电阻为多个，每个电阻并联一个并联电容组；电压传感器为多个，每个电压传感器并联一个并联电容组，且电压传感器连接控制单元；开关电源为多个，每个开关电源连接一个并联电容组；控制单元连接开关电源；温度传感器连接控制电源。本实用新型通过对电压、温度的监控，能够更加及时的监控电容器的内部状态，保护电容器工作在正常工作状态下；通过控制单元与远程控制器的连接，能够更加方便的实现对电容器的智能控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备领域，尤其涉及一种柔性输电用直流电容器。
背景技术
基于电压源换流器(VoltageSourceConverter，VSC)的柔性直流输电和灵活交流输电装置，由于具有调节灵活、易于实现多端及网络化等特点，已经广泛的应用于电力***中。例如，灵活交流输电中通过静止同步补偿器(STATCOM)、统一潮流控制器(UPFC)具有灵活有效地调节***潮流、提高***安全稳定性、充分提升电网的传输能力的优点。并且柔性直流输电(VSC-HVDC)非常适合应用于新能源接入、孤岛供电、城市中心供电和弱电网互联等领域，目前世界上也已有十余项工程。因此，基于电压源换流器的柔性直流输电和灵活交流输电装置是未来电网的重大核心技术与装备。
目前电压源换流器常用的拓扑有模块化多电平电压源型换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)和H桥级联式多电平(CascadeH-bridge，CHB)。
(1)模块化多电平VSC
2002年德国学者Marquardt等人公布了一种模块化多电平换流器拓扑，如图1所示。与H桥级联VSC类似，MMC是通过一系列结构相同的子单元(半桥或全桥)级联而成。其有直流母线。具模块化特性，易于扩展电压、容量，有较低的开关频率与损耗。
(2)H桥级联VSC
H桥级联VSC是将多个具有独立直流侧电容的H桥模块串联，如图2所示。该技术不需要箝位二极管或飞跨电容器，且具有模块化的优势，便于灵活配置，安装和维护也比较方便，因此被广泛应用于电力***用STATCOM装置中。
无论是模块化多电平电压源型换流器或H桥级联式多电平，都是由若干个具有相同基本结构的子模块组成。基本结构的子模块可以是如图3所示的半桥型子模块或如图4所示的全桥型子模块。
对于半桥型子模块和全桥型子模块来说，除了核心器件绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)之外，直流支撑电容器也是其关键部件之一。
在换流器进行交直流转换的能量变换过程中，直流支撑电容器主要起到储存电能，提供电压支撑的重要作用。
在大容量柔性输电装置中，直流电容器的工作平均直流电压通常在1.2kV以上，典型值有1.2kV、1.5kV甚至更高，电压纹波小于10％，电压工作电流在1000A以上。同时，正常工况下电容电压主要波动频率包含基频及二倍频，特殊工况下可能包含四倍频及更高次谐波。直流电容器两端电压波形如图5所示。
随着柔性输电装置向更大容量的发展，直流电容器电压与电流参数也快速向上提升。现有直流电容器采用金属薄膜卷绕的干式电容器，矩形金属外壳封装，内部填充树脂或N2。此类干式电容器，实际上是由若干个电容芯子通过串并联多种组合方式构成的。例如：一个4.4kV，8000uF的电容器，是由320个2kV、100uF的基本电容芯子构成。每两个基本电容芯子串联构成4kV、50uF的电容芯子组件，然后160个同样的电容芯子组件并联构成一个完整的4kV、8000uF的电容器。在百兆瓦级的柔性输电装置换流器中，需要成百上千的电容器。在大电流、高电压以及快速能量转换的工况下，电容器很容易过流发热，而且长时间运行后，电容器也容易因为老化出现容值降低等现象。现在的柔性输电装置没有很好的方法对直流电容器进行状态监测，同时也没有对电容器进行有效的保护。
因此，如何设计一种能够更加有效的对电容器进行状态监测，同时控制过程更加智能的电容器就成为亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种柔性输电用直流电容器，通过对电容器内部的电压、温度的监控，能够更加智能的对电容器进行控制。
本实用新型提供一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，包括电容器、电阻、电压传感器、开关电源、控制单元和温度传感器；
电容器由电容芯子构成，多个电容芯子并联得到并联电容组，并联电容组串联得到电容器；
电阻为多个，每个电阻并联一个并联电容组，用于对电容芯子起到均压作用；
电压传感器为多个，每个电压传感器并联一个并联电容组，且电压传感器连接控制单元，用于测量并联电容组两端的电压信息，并将电压信息发送至控制单元；
开关电源为多个，每个开关电源连接一个并联电容组，用于通过电容芯子的两端获取直流电源；
控制单元连接开关电源，用于处理接收到的直流电容器的测量数据并控制开关电源；
温度传感器连接控制单元，用于测量直流电容器内部的温度信息，并将温度信息发送至控制单元。
优选的，电阻与并联电容器数量相同。
优选的，电压传感器与并联电容器数量相同。
优选的，开关电源与并联电容器数量相同。
优选的，控制单元还连接有远程控制器。
进一步优选的，控制单元与远程控制器通过光纤连接。
优选的，开关电源还连接由外部功率单元。
进一步优选的，外部功率单元连接开关电源的直流电源接口。
优选的，控制单元上连接有显示屏，用于通过显示屏显示电容器的状态信息
本实用新型的配电网低压负荷平衡调节装置具有以下优点：
(1)通过对电容器内部的电压、温度的监控，能够更加及时的监控电容器的内部状态，同时通过控制单元有效的控制，保护电容器工作在正常工作状态下，防止电容器损坏；
(2)通过控制单元与远程控制器的连接，能够更加方便的实现对电容器的智能控制；
(3)通过控制单元的监控以及显示屏的显示，能够更加方便的了解到电容器的运行状态以及电容器内部的电压、温度等信息；
(4)结构更加简单，能够有效的降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是模块化多电平电压源型换流器的结构图。
图2是H桥级联式多电平电压源型换流器的结构图。
图3是半桥型子模块的结构图。
图4是全桥型子模块的结构图。
图5是直流电容器两端电压波形图。
图6是本实用新型柔性输电用直流电容器的一个实施例的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图6是本实用新型的柔性输电用直流电容器的一个实施例的结构图。
如图6所示，图中电路中的符号为，C11…CMN为电容芯子，TV1…TVM为电压传感器，R1…RM为电阻，S1…SM为开关电源，CTR为控制单元，TS为温度传感器。
如图1所示，本实施例的提供柔性输电用直流电容器，包括电容器、电阻R1…RM、电压传感器TV1…TVM、开关电源S1…SM、控制单元CTR和温度传感器TS。
本实施例具体的结构为：
电容器由电容芯子C11…CMN通过相互串联和并联后构成，具体为N个电容芯子C11…C1N并联得到一个并联电容组，再由M个并联电容组串联得到电容器。
对于M各并联电容组，相应的设置有M个电阻R1…RM，并且，对应的每个电阻并联一个并联电容组，以实现通过并联的电阻对电容芯子C11…CMN起到均压作用。
同时，每个并联电容组还相应的并联一个电压传感器TV，M个并联电容组对应的设置有M个电压传感器TV，具体的设置为电压传感器TV1…TVM，且同时，电压传感器TV1…TVM还相应的连接控制单元CTR，实现对并联电容组两端的电压信息进行实施的检测，并将检测到的电压信息发送至控制单元CTR，由控制单元CTR进行分析处理。
开关电源S1…SM也对应的设置有M个，相应的每个开关电源S连接一个并联电容组，通过开关电源S1…SM来获取正常工作的电容芯子C11…CMN的两端的直流电源，并且，进一步的通过开关电源S1…SM上设置的直流电源接口向电容器外部连接的外部功率单元提供直流电源。
温度传感器TS设置于电容器内部并连接控制电源CTR，通过温度传感器TS测量直流电容器内部的温度信息，并将温度信息发送至控制单元CTR，由控制单元CTR进行分析处理。
控制单元CTR连接开关电源S1…SM，通过对接收到的直流电容器内部的电压信息和温度信息进行处理，判断直流电容器的工作状态等信息，最终实现控制开关电源以保护直流电容器，防止直流电容器由于异常的工作状态导致损坏。
并且，进一步的，在控制单元CTR上还连接有显示屏，通过控制单元CTR控制显示屏上显示的内容，控制单元CTR将处理后的直流电容器的电压信息、温度信息等信息发送至显示屏上显示，能够使工作人员更加方便的了解到直流电容器的状态信息，以便工作人员更加及时的对直流电容器进行相应的保护操作。
同时，控制单元CTR上还通过光纤连接远程控制器，通过光纤将控制单元CTR分析处理后的电容器的状态信息发送至远程控制器，由远程的工作人员输入控制信息，以便工作人员在远程实现对直流电容器的控制，使得直流电容器的控制更加迅速、及时。
进一步的，控制单元CTR可以采用基于CPLD或单片机等数字处理芯片设计的控制器，使得控制单元CTR对直流电容器的控制更加方便、快捷。
进一步的，通过对开关电源S1…SM上设置单路或多路的直流电源接口，实现对单个或多个外部功率单元进行同时提供电能。同时，还可通过对直流电源接口进行变压处理，使得通过直流电源接口向外部功率单元提供的电能能够符合更多外部功率单元的需求。
本本实用新型的柔性输电用直流电容器的一个实施例的具体方案如下：
(1)标准的电容芯子共有450个，其中每150个规格为2kV、100uF的电容芯子通过并联构成并联电容组，该并联电容组的性能为2kV、15000uF，一共得到3个并联电容组，并将3个并联电容组进行串联，已得到性能为6kV、5000uF的电容器。
(2)3个电阻R1、R2、R3，分别与3个不同的并联电容组进行并联，实现对电容芯子的均压作用。
(3)开关电源S1、S2、S3，分别于3个不同的并联电容组进行并联，通过开关电源S1、S2、S3来自电容芯子的两端获取具有一定功率的直流电能；以及将获取的直流电能通过直流电源接口提供给直流电容器外部的功率单元使用。
(4)电压传感器TV1、TV2、TV3，分别于3个不同的并联电容组进行并联，用来测量电容芯子两端的电压，同时电压传感器TV1、TV2、TV3连接控制单元CTR，由控制单元CTR对电压传感器TV1、TV2、TV3测量到的电压信息进行分析处理。
(5)温度传感器TS，设置于直流电容器的内部，用于测量直流电容器内部的温度，同时温度传感器TS连接控制单元CTR，通过控制单元CTR处理分析处理温度传感器TS测量到的温度信息。
(6)控制单元CTR，控制单元CTR接收电压传感器TV1、TV2、TV3和温度传感器TS采集到的直流电容器的电压信息和温度信息，并对接收到的相关状态信息进行模数转换，通过编码后由光纤发送给远程控制器进行处理，同时将经过模数转换的状态信息发送至显示屏上进行显示。
(7)控制单元CTR根据对直流电容器的电压信息和温度信息进行相应的处理后，对直流电容器采取相应的处理措施，防止直流电容器由于异常的工作状态受到损坏；并且，通过远程控制器发送至控制单元CTR的控制信息，控制单元CTR也会对直流电容器进行相应的操作。
本实施例的配电网低压负荷平衡调节装置具有结构简单、控制方便的优点，通过对直流电容器中电压、温度的监控，能够有效的了解直流电容器的工作状态，同时通过显示屏的显示，使得直流电容器的工作状态能够更加清楚的显示，以便对直流电容器更好的控制，防止直流电容器由于异常的工作状态而受到损坏，保证直流电容器具有更稳定的工作性能。
本实用新型的配电网低压负荷平衡调节装置通过对电容器内部的电压、温度的监控，能够更加及时的监控电容器的内部状态，同时通过控制单元有效的控制，保护电容器工作在正常工作状态下，防止电容器损坏；通过控制单元与远程控制器的连接，能够更加方便的实现对电容器的智能控制；通过控制单元的监控以及显示屏的显示，能够更加方便的了解到电容器的运行状态以及电容器内部的电压、温度等信息；结构更加简单，能够有效的降低成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，包括电容器、电阻、电压传感器、开关电源、控制单元和温度传感器；
所述电容器由电容芯子构成，多个所述电容芯子并联得到并联电容组，所述并联电容组串联得到电容器；
所述电阻为多个，每个所述电阻并联一个所述并联电容组，用于对所述电容芯子起到均压作用；
所述电压传感器为多个，每个所述电压传感器并联一个所述并联电容组，且所述电压传感器连接所述控制单元，用于测量所述并联电容组两端的电压信息，并将电压信息发送至所述控制单元；
所述开关电源为多个，每个所述开关电源连接一个并联电容组，用于通过所述电容芯子的两端获取直流电源；
所述控制单元连接所述开关电源，用于处理接收到的直流电容器的测量数据并控制所述开关电源；
所述温度传感器连接所述控制单元，用于测量直流电容器内部的温度信息，并将温度信息发送至所述控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述电阻与所述并联电容器数量相同。
3.根据权利要求1所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述电压传感器与所述并联电容器数量相同。
4.根据权利要求1所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述开关电源与所述并联电容器数量相同。
5.根据权利要求1所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述控制单元还连接有远程控制器。
6.根据权利要求5所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述控制单元与所述远程控制器通过光纤连接。
7.根据权利要求1所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述开关电源还连接由外部功率单元。
8.根据权利要求7所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述外部功率单元连接所述开关电源的直流电源接口。
9.根据权利要求1所述的一种柔性输电用直流电容器，其特征在于，所述控制单元上连接有显示屏，用于通过所述显示屏显示所述电容器的状态信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520594417.5U CN204947892U (zh) | 2015-08-07 | 2015-08-07 | 一种柔性输电用直流电容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520594417.5U CN204947892U (zh) | 2015-08-07 | 2015-08-07 | 一种柔性输电用直流电容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204947892U true CN204947892U (zh) | 2016-01-06 |
Family
ID=55015280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520594417.5U Expired - Fee Related CN204947892U (zh) | 2015-08-07 | 2015-08-07 | 一种柔性输电用直流电容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204947892U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109448990A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-08 | 中电普瑞电力工程有限公司 | Mmc柔直子模块及mmc柔直换流阀 |
-
2015
- 2015-08-07 CN CN201520594417.5U patent/CN204947892U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109448990A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-08 | 中电普瑞电力工程有限公司 | Mmc柔直子模块及mmc柔直换流阀 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101403780B (zh) | 一种动态电压恢复器实验室测试装置及方法 | |
| CN204925251U (zh) | 一种步进式绝缘电阻测试装置 | |
| CN206302343U (zh) | 直流变换器的拓扑电路以及海上风场场内直流集电*** | |
| CN110535139B (zh) | 一种宽幅调压装置 | |
| CN101191799B (zh) | 一种交流负载 | |
| CN202550906U (zh) | 直流高压发生器 | |
| CN204947892U (zh) | 一种柔性输电用直流电容器 | |
| CN207601164U (zh) | 电气安全***剩余电流监控模块 | |
| CN106856373A (zh) | 一种谐波产生装置 | |
| CN202750021U (zh) | 一种将交流电转换成直流电的转换器 | |
| CN100514820C (zh) | 交直流两用高压小电流功率电源 | |
| CN205725460U (zh) | 一种输入并联输出并联的半桥变换器及其均流控制*** | |
| CN217362917U (zh) | 一种单相工频交流电源转换变频三相交流正弦波电源的装置 | |
| CN103576077A (zh) | 三相逆变器功率模块的检测装置 | |
| CN207010540U (zh) | 电力电子功率模块的驱动控制***及其取能电源 | |
| CN103312188A (zh) | 用于电力电子装置中电抗器性能测试的电源及其测试方法 | |
| CN106130370A (zh) | 开关电源及电气隔离方法、多表集抄通信装置 | |
| CN203707776U (zh) | 基于电容中点式拓扑的三相四线制有源电力滤波器 | |
| CN202550548U (zh) | 一种电压质量调节装置 | |
| CN205453181U (zh) | 一种直流充电桩 | |
| CN204481696U (zh) | 一种电力采集***的供电电路 | |
| CN206148808U (zh) | 一种电力电子变压器的高压整流模块 | |
| CN201331556Y (zh) | 一种动态电压恢复器实验室测试装置 | |
| CN202550534U (zh) | 一种综合过流保护电能质量控制装置 | |
| CN201985620U (zh) | 一种二次回路电压分配装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160106 Termination date: 20210807 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |